Устройство для измерения параметров -двухполюсников, входящих в состав замкнутой электрической цепи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 318932 4 601 К 27/ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН(5 МЕТРОВВ СОСТА мерени и уменьшает врем иг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ да, В.И,Мес оилевой) Авторское свидетельство СССР 90361, кл. С 01 К 27/00, 1973. Авторское свидетельство СССР 79911, кл, С 01 К 27/00, 1977. ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАк-с-двухпол 10 сников, входящихВ ЗАМКНУТОЙ Э 31 ЕКТРИЧЕСКОЙ(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной. технике и можетбыть использовано для измерения па"раметров пассивных двухполюсников,установленных на печатных платах ив гибридных узлах. ВвЕдение в устройство для измерения параметровКС -двухполюсников, входящих в состав замкнутой электрической цени,генератора 1, счетчика 2, запоминающего блока 3 и цифроаналоговогопреобразователя 4, а также новыхэлектрических связей между функциональными элементами повышает точность18932 г 13Изобретение относится к области контрольно измерительной техники и может быть использовано для измере ния параметров пассивных двухполюсников, установленных на печатных платах и в гибридных узлах.Цель изобретения - повышение точности и уменьшение времени измерения,На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения параметров КХСх-двухполюсников; на фиг, 2 - временные диаграммы работы всего устройства.Устройство содержит генератор 1, счетчик 2,первый постоянный запоминающий блок (ПЗБ) 3, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, источник 5 опорного напряжения (ИОН), первый 6 и второй 7 переключатели, измеряемый двухполюсник, состоящий из конденсатора 8 и резистора 9,операционный усилитель (ОУ) 1 О, первый 11 и второй 12 образцовые резисторы, первый 13 и второй 14 ключи, интегратор 15, выполненный на операционном усилителе (ОУ) 16 с конденсатором 17 в цепи отрицательной обратной связи и резистором 18 на входе, второй постоянный запоминающий блок (ПЗБ) 19, блок 20 выборки и хранения (БВХ), первый 21 и второй 22 аналого-цифровые преобразователи (АЦП), триггер 23 и делитель 24. 5 О 15 го г 5 30 ду ицтегратора 15, параллельно конденсатору 17 подключен ключ 14, выход интегратора 15 соединен с первымвходом АЦ 1 22 и входом БВХ 20, выходкоторого соединен с вторым входомАЦП 22, выходы ПЗБ 19 соединены соответственно: первый и второй - суправляющими входами ключей 13 и 14,третий - с управляющими входами БВХ20 и переключателей 6 и 7, четвертый - с третьим входом АЦП 22, выходкоторого является выходомКонецизмерения и соединен с вторым входом триггера 23, первый вход которого соединен с выходом АЦП 21,. а выход - с вторым входом счетчика 2,третий вход АЦП 21 соединен с шинойцПуск" устройства,Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии триггер 23 исчетчик 2 обнулецы, на выходе ЦАП 4формируется напряжение постоянногоуровня (фиг. 2,а), которое через переключатель 7 поступает на измеряемый двухполюсник, а образцовый резис.тор 12 через переключатель 6 подключен к общей шине.Учитывая то, что сопротивлениеконденсаторов постоянному току стремится к бесконечности, с достаточнойстепенью точности напряжение на выходе ОУ 10 определяется выражениемКмП =-Х 1 о К 40 45 50 Генератор 1 подключен к входам счетчика 2 и делителя 24, выход которого соединен с четвертыми входами АЦП 21 и 22, выход счетчика 2 соеди,нен с входами ПЗБ 19 и 3, выход последнего соединен с первым входом ЦАП 4, второй вход которого соединен с ИОН 5 и первым входом АЦП 21, выход ЦАП 4 соединен с первыми неподвижными контактами переключателей 6 и 7, вторые неподвижные контакты которых соединены с общей шиной, подвижный контакт переключателя 6 соединен через образцовый резистор 12 с входом ОУ 10, выход которого соединен с его входом образцовым резистором 11, вход ОУ 10 соединен с подвижным контактом переключателя 7 исследуемым двухполюсником, содержащим эквивалентные конденсатор 8 и резистор 9, выход ОУ 10 соединен с вторым входом АЦП 21 и через ключ 13 соединен с входом интегратора 15, содержащего ОУ 16, вход которого соединен с выходом конденсатора 17 и через резистор 18 подключен к вхогде р - напряжение на выходе ЦАП 4; К 9 и К - соответственно сопротивления измеряемого 9 и образцового 11 резисторов,При этом влияние шунтирования входа операционного усилителя 10 мало, так как реальные операционные усилители на постоянном токе имеют довольно значительный 10 коэффициент усиления без обратной связи.Это напряжение преобразуется в цифровой эквивалент АЦП 21, начало преобразования которого определяется командой "Пуск" (фиг. 2,б). Результат преобразования определяется выражением К 11И =И =11щах 0 тих Ко 9Из формулы видно, что полученный код обратно пропорционален измеряемому резистору К и не зависит от вели 9чины напряжения П32 4Так как напряжение 11, созови с выхода ЦАП 4 через переключатель Я поступает на образцовый резистор 12, а измеряемый двухполюсник через переключатель 7 подключен к общей шине, на выходе ОУ 1 О формируется напряжение, равное+К,СВ з дпла) 20где К(ы) - коэффициент усиления ОУ10 без обратной связи начастоте Ы;- коэффициент обратной свя 25Напряжение Цхинтегрируется втечение полупериода интегратором 15,на выходе которого сформируется напряжение, равное30111 = ---11 (е)с 1= - -" - - хюК С, 1 хг К(ы)д+1х 211КВ игде К и С - соответственно сопроВ 1тивление резистора 18и емкость конденсатора17 интегратора 15.Время интегрирования определяетсяуправляющими сигналами, один иэ кото рых замыкает ключ 13 (фиг. 2,2), адругой размыкает ключ 14 (фиг.2,3),и которые формируются соответственнона первом и втором выходах ПЗБ 19,синхронизируемого четырьмя старшими 45разрядами счетчика 2,3 13189По окончании цикла преобразования на выходе АЦП 21 формируется команда, по которой триггер 23 устанавливается в единичное состояние (фиг. 2,е), разрешая тем самым работу счетчика 2 в счетном режиме. Восемь младших разрядов счетчика 2 формируют адреса, по которым информация, записанная в постоянном запоминающем блоке 3, преобразуется в ана логовый эквивалент ЦАП 4. При. этом на его выходе формируется напряжение 1 р созе (фиге 2 х) ФВследствие этого на выходе операционного усилителя 10 возникает на пряжение, равное(С)= --П (- - созр+ КЬ) е К хг К(ц)+1 Р К 9 По окончании интегрирования ключ 13 размыкается, а на третьем выходе ПЗБ 19 формируется управляющий сигнал (фиг. 2,е), по которому БВХ 20 50 запоминает напряжение 11, а переклюСВчатели Я и 7 устанавливаются в положения, указанные на Фиг. 1. Затем в 5течение четверти периода ( - -2)2ключ 14 замыкается (фиг. 2, ), разряжая тем самым конденсатор 17 интег ратора 15. К(ц) Р К 1111 = --- .П совке.хе КМ+1 К2Это напряжение интегрируется в течение полупериода интегратором 15,что осуществляется управляющими сигналами ключей 13 и 14 (фиг, 2,1, д),По окончании интегрирования на выходе интегратора 15 хранится напряжение, равноег1 К( ) рЦ = ---- , -11 й- -- хср К, С 1 хЗ, К(ю)9+1К,х 211КСКгг 1 18Множители К (и ) е /Г К (р ) р + 1 3 в выражениях для 11 и 112 определяют по гр еш 12ность преобразования емкости Се иобразцового резистора К в постоян 12ные напряжения, обусловленные шунтированием входа ОУ 10 и его частотными свойствами, Разделив выражения дляЦс и П друг на друга, эти множитеЕ 12ли сокращаются. Функцию деления выполняет второй АЦП 22, на опорныйвход которого поступает напряжениеа на аналоговый вход - напряжение Цс, Начало преобразования АЦП 22определяется управляющим сигналомс четвертого выхода ПЗБ 19 (фиг,2 м),а результат преобразования имеетвид 11 с,И =Б=Исе х 11 щх КгИз формулы видно, что полученныйкод пропорционален измеряемой емкостии не зависит от частоты и амплитудытестового воздействия, шунтированиявхода ОУ 10 и его частотных свойств,а также от значений сопротивлений образцового резистора 11, резистора 18и емкости конденсатора 17.По окончании цикла преобразованияна выходе АЦП 22 формируется командаКИ , по которой триггер 2 3 и счетчик2 об нуляют с я, вследствие чего выходыПЗБ 1 9 установятся в исходное состояни е . Формула изобретенияУстройство для измерения параметров КС-двухполюсников входящихИ Оу а Составитель В,Кузьминилло Техред М.Ходанич рректор С.Шек дактор Л Тираж 730 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 35, Москва, Ж, РаушскаяЗаказ 2505/38 одписн тета Скрытийнаб 1130 Проектна ческое предприятие, г. Ужгород изводственно-пол 5 131 в состав замкнутой электрической цепи, содержащее клеммы для подключения измеряемого двухполюсника, соединенные с входом операционного усилителя с образцовым резистором в цепи отрицательной обратной связи и интегратор, выполненный .на операционном усилителе с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи и резистором на входе, генератор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышейия точности и уменьше. ния времени измерения, содержит последовательно .соединенные генератор, счетчик, первый постоянный запоминающий блок и цифроаналоговый преобразователь, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения и к первому входу первого аналого-цифрового преобразователя, два переключателя, первые неподвижные контакты которых соединены с выходом цифроаналогового преобразователя, вторые неподвижные контак ты соединены с общей шиной, подвижный контакт первого переключателя через второй образцовый резистор соединен с входом операционного усилителя, а подвижный контакт второго переключателя соединен с вторым выводом измеряемого двухполюсника, первый ключ, через который вход интег 8932 6ратора соединен с выходом операци 1онного усилителя и с вторым входомпервого аналого-цифрового преобразователя, второй ключ, подключенный 5 параллельно конденсатору интегратора, выход которого непосредственноподключен к первому входу и черезблок вьборки и хранения - к второмувходу второго аналого-цифрового пре" 1 О образователя, триггер, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, а выход - с вторым входомсчетчика и второй постоянный запоминающий блок, вход которого подключенк выходу счетчика, первый и второйвыходы соединены соответственно суправляющими входами первого и второ О Го ключей у т ре тий Выход соединен суправляющими входами блока выборки ихранения и двух переключателей, ачетвертый - с третьим входом второгоаналого-цифрового преобразователя, 2 при этом третий вход первого аналогоцифрового преобразователя подключенк шине "Пуск", выход второго аналогоцифрового преобразователя являетсявыходом "Конец измерения" устройства, 30 четвертые входыпервого ивторого аналого -цифровых преобразователейчерезделитель подключенык выходу генератора,